Detail předmětu

Nekovové materiály

FSI-9NKMAk. rok: 2022/2023

Pokročilý kurz nekovových anorganických materiálů je zaměřený na strukturu keramických materiálů a jejich fyzikální a chemické vlastnosti. Témata kurzu: difuze v keramických materiálech, mechanické chování keramických materiálů, vysokoteplotní konstrukční pokročilá keramika, keramické superiontové vodiče, feroelektrická keramika, feromagnetická keramika, polykrystalická polovodičová keramika, vysokoteplotní oxidové supravodiče, biokeramické materiály.

Jazyk výuky

čeština

Garant předmětu

prof. Ing. Martin Trunec, Dr.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

Výsledky učení předmětu

Absolvent kurzu bude schopen aplikovat získané poznatky při dalším doktorském studiu materiálového inženýrství a zejména při řešení disertační práce spojené s výzkumem v oblasti pokročilých konstrukčních, elektrokeramických a biokeramických materiálů.

Prerekvizity

Znalosti z oblasti materiálových věd a inženýrství na magisterské úrovni.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek a konzultací, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.

Způsob a kritéria hodnocení

Zkouška hodnotící teoretické znalosti a jejich praktické aplikace proběhne formou 30 minutové presentace s diskusí na téma pokročilých keramických materiálů blízké cílům disertační práce doktoranda.

Učební cíle

Kurz poskytne studentům zejména doktorského studia materiálového a fyzikálního inženýrství pokročilé fyzikálně-chemické poznatky potřebné pro experimentální studium v oblasti struktury a vlastností keramických materiálů a kompozitů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Kurz proběhne v závislosti na počtu zájemců formou konzultací nebo přednášek. Na závěr kurzu doktorand vypracuje tématickou prezentaci z oblasti pokročilých keramických materiálů.

Základní literatura

Ravagoli A. and Krajewski: Bioceramics, Chapman and Hall, London 1992
Swain M. (volume editor): Structure and properties of ceramics, vol.11 of Materials Science and Technology, WCH, Weinheim 1994

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program D-MAT-K doktorský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs
  • Program D-MAT-P doktorský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

20 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Martin Trunec, Dr.

Osnova

1. Difuze v keramických materiálech: struktura keramiky, defekty v keramikách, procesy založené na difuzi a difuze v keramikách.
2. Mechanické chování keramických materiálů: elasticita, vliv porozity, lom na atomové úrovni, iniciace lomu, vliv mikrostruktury na lom, plasticita, dislokační skluz v keramikách, vysokoteplotní plasticita, mechanismus creepu, zhouževnaťující mechanismy v keramikách.
3. Vysokoteplotní konstrukční keramické materiály, oxidová keramika (oxid hlinitý, oxid zirkoničitý, mulit, kordierit), neoxidová keramika (nitrid křemíku, karbid křemíku, sialony), keramické kompozity.
4. Keramické superiontové vodiče, teorie superiontové vodivosti, techniky studia transportu a kinetických vlastností, oxidové iontové vodiče (dopovaný oxid zirkoničitý, ceričitý a vizmutitý, pyrochlory, beta-alumina), protonové vodiče (dopované zirkoničitany a ceričitany, beta-alumina)
5. Feroelektrické keramické materiály, krystalová struktura a feroelektricita, dielektrika s vysokou permitivitou, pyroelektrická, piezoelektrická a elektrooptická zařízení, termistory.
6. Ferimagnetické keramické materiály, krystalová struktura feritů, mikrostruktura a fyzikální chemie hranic zrn.
7. Polovodivé polykrystalické keramické materiály, polovodivost a vliv hranic zrn, elektrostatické bariéry a transportní vlastnosti.
8. Vysokoteplotní oxidové supravodiče: krystalové struktury (měďnaté a vizmutité perovskity), vlastnosti kuprátů.
9. Biokeramické materiály pro lékařské aplikace: fyzikální vlastnosti a fyziologie kosti, kompatibilita mezi biokeramikou a fyziologickým okolím, chirurgické slitiny, biolékařské polymery, bioskla, oxid hlinitý, zirkoničitý a titaničitý, karbid křemíku, kompozitní hlinitá keramika, sialony, fosforečnanové keramiky.